碳酸盐岩储层测井评价技术新进展
摘要：随着全球油气勘探程度的提高，碳酸盐岩裂缝型油气藏已经成为一个重要的勘探新领域。多年的勘探实践表明，碳酸盐岩储层与碎屑岩相比研究难度大。碳酸盐岩储集空间以次生孔隙为主的特点，决定了其储层非均质性更强，受后生成岩改造的影响更大，从而加大了储层预测的难度。因此，碳酸盐岩储层测井评价一直是国内外测井解释的难题之一。碳酸盐岩储层测井评价的关键是处理好碳酸盐岩储层的非均质性的问题，其中的难点主要是储集空间的判断、储层流体性质评价、储层参数的精确评价。
关键字：碳酸盐岩储层测井技术储层参数
1.岩性识别
碳酸盐岩地层主要由石灰岩、白云岩及其过渡岩性组成,其次为泥质碳酸盐岩、含石膏碳酸盐岩等。三孔隙度两两交会图中理论岩性线的分布和实际应用证明 , 中子—密度交会图不仅是区分石灰岩、白云岩及其过渡岩性最有效的手段, 同时还可定量求出 两种矿物的相对含量,为“动”骨架法求取基质孔隙度提供依据,因此中子 —密度交会图技术是碳酸盐岩剖面岩性识别的首选方法。在井况不好引起密度测井曲线严重失真时,密度—光电吸收截面指数交会同样是岩性识别的有效手段 ,只是骨架矿物含量求取精度相对下降（图1、2）。泥质碳酸盐岩以自然伽马最高(大于 30 API)为特征; 含石膏碳酸盐岩具有自然伽马最低、密度最高的特点, 可借此将二者区分出来 。
图1 补偿中子—体积密度交会图 图 2体积密度—光电吸收截面指数交会图
2.碳酸盐岩储层类型划分方法
根据碳酸盐岩不同储集空间的组合类型，其储层类型主要分为孔隙型、裂缝型、孔隙—裂缝型和裂缝溶洞型。孔洞型储层的主要储集空间是溶蚀孔、洞，是原生孔隙经过溶蚀改造形成的，裂缝欠发育，通常储集性能较好，但渗流能力较
差。裂缝型储层的储集空间以裂缝为主，基质物性较差，原生孔隙和次生孔洞均不发育，储集性能较差，渗流性能好。裂缝—孔洞型储层是孔洞型储层和裂缝型储层的良好组合，孔洞是其主要的储集空间，裂缝既作为储集空间，又作为重要的渗流通道。
2.1.储集空间类型识别
碳酸盐岩储集空间类型丰富多样，部分类型的识别类型难度较大。常见的碳酸盐岩储集空间类型如下（表1）
表1 碳酸盐岩储集空间类型
2.1.1.常规测井识别及评价
前人总结了一些基于常规测井技术之上定性识别裂缝的方法，如曲线变化率法、岩石孔隙结构指数法、地层因素比值法、饱和度比值法 、三孔隙度比值法、骨架指数比值法 、综合概率指数法等。
常规感应测井可以识别低角度缝和水平缝，但对高角度裂缝的响应特征不明显。三孔隙度测井对裂缝和溶孔响应都不是很明显， 溶洞发育段的三孔隙度曲 线表现为高时差、高中子、低密度，井径曲线明显增大 。当溶洞被泥质充填时， 自然伽马异常，表现为高值；当无泥质充填时，表现为低值。在常规测井中，对碳酸盐岩储层响 应比较明显的主要是侧向测井，与微电阻率测井结合可以探测
各种角度的裂缝， 是目前常规测井识别裂缝最有效的方法。
在裂缝、溶孔和溶洞发育段，由于低阻流体的侵入，侧向电阻率表现为高电阻率背景值上的相对低值，深、浅侧向值出现差异。其中，低角度裂缝的深、浅侧向电阻率测井值出现负差异，高角度裂缝和溶洞表现正差异。利用地层倾角测井的电导率异常检测图和方位频率图也能进行裂缝发育方位研究。对于产状特征明显、垂向变化小的地层，可根据地层倾角矢量图直接确定地层的真实产状。对于单井地层倾角资料规律不强、变化较大的层段，可用变探索角成图的方法进行综合分析。如果无可靠的地层产状信息，可选择单点人工计算法确定。全波声波测井的纵、横波能量在裂缝层段出现衰减，高角度缝衰减较小，低角度缝和溶洞会出现剧烈的声波能量衰减。另外，在缝洞发育层段，由于温度较低的泥浆滤液的侵入，井温测井曲线也会偏离正常的地温梯度线，据此可以判断缝洞发育带。
2.1.2.微电阻率扫描成像测井（FMI）
F M I图像是一种类似于岩心照片的定向伪岩心图像 , 是确定井壁缝洞发育情况和定量计算缝洞参数的最佳工具.当井壁地层存在裂缝或溶洞时,由于其中充满了导电的泥浆 ,导致电阻率值降低 ,在图像上表现出 暗色色调,不同产状、不同类型的裂缝、溶洞在成像图上有不同的表现形式:与井眼斜交的开启缝在图像上表现为黑色正弦波形状;高角度甚至平行井轴的开启 缝在图像上显示为与井轴夹角很小甚至平行的黑色线条;局部切割井眼的开启 缝数量较少 ,显示为黑色近似椭圆形的黑色特征;网状缝是几种倾向不同的开启 缝交织在一起相互交错形成的裂缝;溶洞以其大小显示为星点状和斑状。据此可以有效识别碳酸盐岩储层储集空间类型 。
在致密坚硬地层中,天然裂缝和钻井诱导缝均较发育,可根据以下几点将其区分开 : 首先,钻井诱生裂缝往往呈180°对称出现在两个极板上,而开启裂缝通常单个出现,或者成对出现,但并不对称;其次,开启裂缝的开度不稳定,时宽时窄 , 边缘不光滑 , 而钻井诱生裂缝开度稳定得多,边缘光滑,缝面平直;再次, 雁状分布的钻井诱生裂缝延伸较短,两条黑色短线不会连在一起,而斜切井眼的开启裂缝则切井眼而过,在图像上一般为完整的正弦曲线。
2.1.3.方位电阻率成像测井（ARI）
在均质地层中,ARI测井特征表现12条方位电阻率曲线在同一深度点变化一 致,且差异甚微,成像图上呈现出较好的均一性和连续性;在非均质地层12条方位电阻率曲线在同一深度点差异甚大,彼此相互交错,在成像图上同样表现为不均一的暗色色调。ARI分辨率较双侧向高3～4倍,可获得井眼全方位覆盖结果。 FMI 纵、横向分辨率均为5 mm , ARI与FMI结合可研究裂缝的径向延伸程度。
2.1.4.偶极横波成像测井（DSI）
利用DSI 所测低频斯通利波能量的衰减、波形的干涉也可以识别裂缝及溶洞的存在,估算裂缝型储层的渗透性。
斯通利波是一种管波,其在井筒中的传播造成井壁地层在纵向上的膨胀与收缩。在存在裂缝的井段,造成钻井液的流进与流出,从而消耗能量,造成能量的衰减 。 理论斯通利波与实测斯通利波的差值(流体移动指数)反映了这种非均质性的存在。同时,利用低频斯通利波的变密度图也可以判别裂缝的存在。在井壁地层存在裂缝及溶孔(洞)时,则会出现较为明显的波形干涉。
3.储层参数表征与定量评价 3.1孔隙度
孔隙度定量评价是裂缝性储层特征研究的焦点,是储量计算的基础。如前所述,碳酸盐岩储集空间由原生基质孔隙及次生裂缝、溶孔、溶洞组成,则其总孔隙度等于基质孔隙度(φb)、孔洞孔隙度(φd)和裂缝孔隙度(φf)之和,即φ= φf + φd + φb 。
3.1.1.总孔隙度
采用中子—密度交会法计算裂缝性油气藏总孔隙度,是目前国内外测井界公认的测井解释方法。其计算精度取决于岩性剖面求取精度及与分析化验资料的对比。全直径岩心岩样体积大,包含一定数量的裂缝 , 故认为其分析孔隙度代表总孔隙度 , 可用以校验测井计算的总孔隙度。
3.1.2．基质孔隙度
利用声波时差计算的测井孔隙度,近似代表岩块系统的基质孔隙度。对于碳酸盐岩地层,岩性矿物组成发生变化(即岩性剖面中白云石含量、方解石含量的变化),岩石的骨架时差亦随之变化(白云石的声波时差为43. 5 μs/ft ,方解石的声波时差为47. 5 μs/ ft),因此利用声波时差曲线计算基质孔隙度应采用“ 动”骨架时差计算。
式中：lime、dolo分别为石灰石和白云石百分含量,由中子—密度交会或密度—
光电吸收截面指数交会求得;φb为基质孔隙度, f; Δt、Δt f、Δt ma 、 Δt sh分别为目的层、流体、混合骨架和泥岩的声波时差μs/ ft ; Vsh为泥质含量,f
3.1.3．裂缝孔隙度
目前国内外常采用双侧向测井资料进行裂缝孔隙度的定量解释 。 解释模型主要有 : 基本解释模型;平行板模型;线性简化解释方程;非线性简化解释方程。这里只介绍线性简化解释方程为：
式中：φf为双侧向计算的裂缝孔隙度 ,% ; A1、A2、A3为不同裂缝性质下所取
的系数;Rmf、Rm分别为泥浆滤液和地层泥浆电阻率; G为泥浆密度。 公式中常数项取值与裂缝角度有 裂缝角度判别公式及其参数确定(表 2)如下:
表2 线性简化解释方程参数确定 3.1.3．孔洞孔隙度
在确定总孔隙度、基质孔隙度和裂缝孔隙度后 ,利用孔洞孔隙度与上述三者的关系可以得到储层孔洞孔隙度值 , 即φd = φ- φf - φb 。
3.2．饱和度
储层含油饱和度的确定方法主要有密闭取心分析法、核磁共振法、阿尔奇公式法及其变形公式等，应对不同储层类型建立不同的饱和度解释模型。
碳酸盐岩储层溶蚀孔洞常影响胶结指数m，用经典阿尔奇公式不能求准饱和度。多数研究者都用变 m 方法，通过m值的变化，可将均质地层解释模式转化为非均质地层解释模式 。此种方法对评价裂缝性储层非常实用有效，其关键是要弄清各种孔隙类型在总孔隙度中的分布。
储层总含油饱和度是裂缝含油饱和度和基质孔隙含油饱和度的加权平均值， 小的均匀溶蚀孔洞饱和度可与基质部分等同， 即
式中: Sob，基质含油饱和度;Sof，裂缝含油饱和度。
碳酸盐岩储层测井评价技术新进展
